فوران چاه نفت: علل، تجهیزات پیشگیری و مبانی ایمنی

فوران عبارت است از انتشار غیرقابل کنترل نفت خام، گاز طبیعی یا مایعات حفاری از یک چاه پس از از کار افتادن سیستم های کنترل فشار آن. این نشان دهنده از دست دادن کامل کنترل چاه است و خطرناک ترین رویداد در حفاری نفت و گاز است که می تواند منجر به مرگ و میر، تخریب دکل و رهاسازی حجم زیادی از هیدروکربن ها در محیط شود.

برای مهندسان حفاری، ناظران محل چاه و تیم‌های تدارکات، درک چگونگی ایجاد فوران و موانعی که آنها را متوقف می‌کنند برای عملیات ایمن ضروری است. این راهنما شامل تعریف، علل، توالی تشدید و تجهیزات دارای گواهی API است که برای جلوگیری از انتشار کنترل نشده از چاه‌های نفت استفاده می‌شود.

چه چیزی یک انفجار چاه نفت را تعریف می کند؟

فوران چاه نفت با از دست دادن کنترل کامل بر سیالات چاه تعریف می شود. فشار سازند از فشار هیدرواستاتیک ستون گل فراتر می رود و پشته جلوگیری از فوران نمی تواند جریان ورودی حاصل را مهار کند، بنابراین نفت، گاز یا آب نمک به صورت کنترل نشده از چاه خارج می شود. مسیر جریان نوع و شدت رویداد را تعیین می کند.

انفجارها به سه دسته تقسیم می شوند:

• فوران های سطحی - مایعات سازند از طریق سوراخ چاه یا اطراف کف دکل به سطح می رسند و اغلب مشتعل می شوند و آتشی ایجاد می کنند که خاموش کردن آن در حالی که چاه باز است بسیار دشوار است.
• فوران زیر دریا - سیالات از دهانه چاه زیر دریا یا بستر دریا در حین حفاری دریایی خارج می شوند و توده های زیر آب تولید می کنند که مهار و مداخله را پیچیده می کند.
• فوران های زیرزمینی - سیالات از یک منطقه عمیق تر به یک سازند کم عمق تر و ضعیف تر جریان می یابد. این حرکت در زیر زمین پنهان است، که تشخیص را کند و پاسخ را پیچیده می کند.

چرا فوران چاه نفت و گاز رخ می دهد؟

فوران‌ها به این دلیل رخ می‌دهند که فشار منافذ تشکیل‌دهنده بالاتر از فشاری است که سوراخ چاه می‌تواند اعمال کند، و دفاعی چاه نمی‌تواند دوباره سیستم را متعادل کند. بیشتر حوادث شامل ترکیبی از شرایط زمین شناسی، اشتباهات عملیاتی و کمبود تجهیزات است تا یک علت مجزا.

قبل از فوران همیشه یک ضربه وجود دارد - هجوم مایعات سازنده که موانع چاه هنوز هم می توانند حاوی آن باشند. فوران فقط زمانی اتفاق می‌افتد که ضربه تشخیص داده نشود، بسته نشود یا مهر و موم نشده باشد. سرعت تشخیص ضربه و قابلیت اطمینان خاموش شدن دو عاملی هستند که مستقیماً نتیجه را تعیین می کنند.

چگونه یک ضربه به یک ضربه تبدیل می شود

یک ضربه در یک توالی قابل پیش بینی به یک انفجار تبدیل می شود. درک هر مرحله، پیشگیری را ممکن می سازد.

1. مایع سازند وارد سوراخ چاه می شود. فشار منفذی بر فشار هیدرواستاتیک ستون گل غلبه می کند و گاز، نفت یا آب نمک شروع به جاری شدن به داخل چاه می کند.
2. خدمه هجوم را تشخیص می دهند. افزایش حجم گودال، افزایش جریان برگشتی یا کاهش فشار پمپ به مته‌کن هشدار می‌دهد. این نقطه ای است که در آن روش های صحیح کنترل چاه همچنان می توانند این رویداد را متوقف کنند.
3. خاموشی آغاز می شود. پشته BOP برای جداسازی چاه بسته می شود. اگر بسته شدن به موقع باشد و مهر و موم ها نگه دارند، لگد مهار می شود و می تواند از طریق منیفولد چوک به بیرون گردش کند.
4. مهار ناموفق است یا پاسخ بسیار کند است. اگر BOP نتواند بسته شود، آب بند تحت فشار نشت کند، یا خدمه دیر واکنش نشان دهند، مایعات به سمت سطح حرکت می کنند.
5. جریان کنترل نشده ایجاد می شود. هیدروکربن ها به سطح نفوذ می کنند یا به شکل دیگری مهاجرت می کنند. آتش سوزی، گودال، ریزش دکل و آسیب های زیست محیطی به سرعت دنبال می شوند.

تجهیزات کنترل چاهی که جلوی انفجار را می گیرد

سه لایه تجهیزات هماهنگ از فوران جلوگیری می کنند: سیستم سیال حفاری کنترل اولیه را فراهم می کند، پشته BOP مانع مکانیکی است و سر چاه و تجهیزات کنترل جریان فشار را پس از بسته شدن مدیریت می کنند. هنگامی که کنترل اولیه با شکست مواجه می شود، شرایط و عملکرد لایه های باقی مانده نتیجه را تعیین می کند.

پشته های Blowout Preventer

پشته BOP آخرین خط دفاع مکانیکی است. بازدارنده های حلقوی اطراف هر شکل لوله را آب بندی می کنند یا سوراخ باز را با فشرده سازی یک بسته الاستومری می بندند. جلوگیری کننده های قوچ یک مهر و موم سفت و سخت ارائه می دهند، با قوچ های لوله ای که در اطراف لوله مته بسته می شوند، قوچ های برشی برش و آب بندی می شوند و قوچ های کور سوراخ سوراخ را می بندند. پیکربندی صحیح پشته به حداکثر فشار سطح پیش بینی شده، اندازه سوراخ و نوع دکل بستگی دارد. گواهینامه API 16A نیاز پایه است.

جلوگیری از انفجار حلقوی با سیستم کنترل هوشمند این BOP حلقوی یک مهر و موم الاستومری قوی در اطراف اشکال مختلف لوله ایجاد می کند و نیاز پشته BOP را که در بالا مورد بحث قرار گرفت را برطرف می کند. ساختار بادوام و سیستم کنترل واکنش سریع آن از آب بندی ایمن در شرایط سخت حفاری پشتیبانی می کند. مشاهده محصول →

منیفولدها را خفه کنید و بکشید

پس از بسته شدن BOP، منیفولد چوک به نقطه کنترل تبدیل می شود. این سیالات چاه را از طریق چوک های قابل تنظیم هدایت می کند که فشار را تا سطوح قابل کنترل کاهش می دهد در حالی که گل سنگین کشنده در گردش است، و منیفولد کشتن مسیر جداگانه ای را برای پمپاژ مایعات کشنده زمانی که سیستم گل معمولی در دسترس نیست فراهم می کند. منیفولدهای ساخته شده بر اساس API 16C باید با شرایط فشار، جریان و فرسایش مورد انتظار مطابقت داشته باشند.

منیفولد خفه کننده برای کنترل فشار چاه این منیفولد چوک که درست بعد از پشته BOP در بافت قرار دارد، سیالات را از طریق چوک های قابل تنظیم برای تنظیم فشار در حین عملیات کشتن هدایت می کند. برای کنترل جریان قابل اعتماد، با مشخصات API 6A و NACE MR0175 مطابقت دارد. مشاهده محصول →

تجهیزات سرچاه و درخت کریسمس

سر چاه رشته های پوشش را پشتیبانی می کند و مرز فشار بین چاه و سطح را تشکیل می دهد. سرهای پوشش، سر لوله ها و قرقره ها بر اساس برنامه پوشش، فشار کاری، درجه حرارت و کلاس مواد انتخاب می شوند. پس از حفاری، درخت کریسمس به عنوان مانع تولید می شود. تجهیزات API 6A با قابلیت ردیابی کامل مواد، پیش نیاز کنترل چاه ایمن در هر مرحله است.

سرچاه و مونتاژ درخت X-mas برای کنترل تولید این مجموعه یکپارچه سر چاه و درخت کریسمس بسته‌های شیر و ابزار دقیق را برای کنترل و نظارت بر جریان ایمن ارائه می‌دهد. این سد تولید سطح را تشکیل می دهد و با مواد مقاوم در برابر خوردگی برای خدمات طولانی مدت ساخته شده است. مشاهده محصول →

استانداردها و ملاحظات خرید برای تجهیزات کنترل فوران

پذیرش تجهیزات پیشگیری از فوران توسط اپراتورها و تنظیم کننده ها به انطباق با استانداردهای API بستگی دارد. خریداران باید تأیید کنند که تأمین‌کننده دارای گواهی مدیریت کیفیت API Q1 به‌علاوه مونوگرام محصول برای دسته دقیق تجهیزات است، و اینکه امکانات آن مرتباً ممیزی می‌شود.

گواهی جایگزینی برای تأیید طراحی نیست. تیم‌های تدارکات باید فشار کاری نامی را با حداکثر فشار پیش‌بینی‌شده سر چاه مقایسه کنند، کلاس دما و طبقه‌بندی خدمات H2S را تأیید کنند، گواهی‌های کارخانه مواد را بررسی کنند و گزارش‌های آزمایش پذیرش کارخانه را درخواست کنند. برای تجهیزات مانع، قابلیت داخلی سازنده نیز مهم است. تامین کننده ای که ماشین کاری، جوشکاری، مونتاژ و آزمایش فشار خود را در یک کارخانه انجام می دهد، مانند شرکت تجهیزات حفاری چاه جیانگ سو با مسئولیت محدود ، ممیزی آسان تر است و به طور کلی در زمان تحویل سریعتر از یک فروشنده است.

آزمایش و نگهداری که موانع را قابل اعتماد نگه می دارد

تجهیزات کنترل چاه فقط به اندازه آخرین آزمایش آن قابل اعتماد هستند. پشته های BOP به صورت دوره ای و پس از رویدادهای کلیدی تست فشار می شوند. قبل از نصب، الف استامپ تست BOP پشته را به فشار کاری نامی خود می رساند و تأیید می کند که عناصر حلقوی و بلوک های قوچ به درستی آب بندی می شوند بدون اینکه خدمه دکل را در معرض خطر قرار دهند.

آزمایش عملکرد معمول باید در کنار آزمایش‌های فشار انجام شود: بستن و باز کردن هر عنصر BOP در فشار کم، بررسی دریچه‌های منیفولد چوک و کش برای عملکرد صاف، بازرسی الاستومرها از نظر سایش، و مستند کردن هر نتیجه. الاستومرهایی که در معرض دماهای بالا، H2S یا سیالات حفاری تهاجمی قرار دارند باید بر اساس یک برنامه تقویمی جایگزین شوند و نه تنها پس از خرابی. یک تاریخچه آزمایشی تمیز و قابل تکرار قوی‌ترین سیگنالی است که سیستم مانع برای چاه بعدی آماده است.

سوالات متداول در مورد فوران چاه نفت

تفاوت بین ضربه و ضربه زدن چیست؟

ضربه، هجوم مایعات سازندی است که در حالی که موانع چاه دست نخورده باقی می مانند، شناسایی و مهار می شود. فوران عبارت است از عدم کنترل آن هجوم، چه به دلیل تعطیلی دیرهنگام، یک مهر و موم BOP معیوب یا بسته شدن ناقص.

آیا می توان فوران چاه نفت را پس از شروع آن متوقف کرد؟

این می تواند باشد، اما فقط از طریق عملیات های پرخطر مانند بستن پشته ها، پمپاژ سیالات سنگین کشنده، یا حفاری چاه های امدادی، که می تواند هفته ها یا ماه ها طول بکشد. به همین دلیل است که صنعت بر پیشگیری و تعطیلی سریع تمرکز می‌کند: کشتن یک انفجار فعال بسیار سخت‌تر از متوقف کردن ضربه قبل از آن است.

چه تجهیزاتی برای جلوگیری از انفجار مهم است؟

پشته BOP مهم ترین مانع است زیرا تنها تجهیزاتی است که می تواند به طور فیزیکی چاه را در چند ثانیه بین تشخیص ضربه و از دست دادن کنترل ببندد. با این حال، نمی تواند به تنهایی کار کند: منیفولد، سر چاه، و سیستم گل و لای چوک و کشتار باید به عنوان یک سیستم یکپارچه طراحی، رتبه بندی و نگهداری شوند.

فوران شکست کامل کنترل چاه است، اما یک شکست قابل پیش بینی است. صنعت علائم هشدار دهنده را مستند کرده، علل را تعریف کرده و استانداردهای تجهیزاتی را ساخته است - سر چاه های API 6A، پشته های API 16A BOP و منیفولدهای API 16C - که در صورت انتخاب، نصب و نگهداری صحیح، تشدید را متوقف می کند. برای تیم‌های حفاری و خریداران، راهکار عملی ثابت است: رتبه‌بندی فشار و گواهی‌نامه‌ها را تأیید کنید، هر ضربه را به عنوان یک انفجار احتمالی در نظر بگیرید، و هر مانع را آزمایش و آماده نگه دارید.